Validación de la técnica de digestibilidad total en cerdos como método de determinación de la digestibilidad posruminal de la proteína en bovinos

M Villa, M I Ortiz y J E Parra

* Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Departamento de Producción Animal, Grupo BIOGEM, AA 1779, Colombia
jeparrasu@unal.edu.co

Resumen

Este trabajo tuvo como objetivo determinar la  digestibilidad posruminal (DP) de la proteína no degradable en rumen  (DPPNDR) de algunas materias primas utilizadas comúnmente en bovinos, utilizando la Técnica de la  Bolsa Móvil de Nylon (TBMN) sin predigestión en cerdos. Los datos de desaparición de proteína cruda en bovinos y cerdos fueron analizados mediante un diseño estadístico de bloques al azar utilizando el procedimiento GLM del paquete estadístico SAS. En estudios previos se encontraron valores similares de DPPNDR a los obtenidos experimentalmente para la gran mayoría de materias primas utilizadas.

Los resultados de este estudio implican que la TBMN utilizando cerdos en crecimiento como modelo animal, es apropiada para estimar la digestibilidad posruminal de la proteína no degradable en rumen de fuentes alimenticias utilizadas en rumiantes.

Palabras claves: Digestibilidad total, fuentes energéticas, fuentes proteicas, proteína no degradable en rumen, técnica de la bolsa móvil de nylon

Estimation of post ruminal digestibility of different feedstuffs using pigs as animal model

Abstract

To determine post-ruminal digestibility (PD) of non degradable protein in rumen  (NDPR) of several feedstuffs used commonly in bovines, the mobile nylon bag technique (MNBT) not previously digested was used in pigs. The crude protein disappearance data were analyzed through a random block statistic design using GLM procedure from the statistic software SAS. In previous studies there were similar values of PDNDPR to the experimentally obtained for the used feedstuffs.

The results of this study imply that MNBT using growing pigs as animal model, can be appropriate to estimate post-ruminal digestibility of non degradable protein in rumen of several feedstuffs used in ruminants. 

Key words: Energy sources, mobile nylon bag technique, protein sources, ruminal undegraded protein, total digestibility

Introducción

Los actuales programas de formulación para ganado de leche diferencian entre la proteína cruda degradable (PDR) y no degradable en rumen (PNDR) (NRC 2001). La estimación de la digestibilidad posruminal de la proteína cruda no degradable en rumen (DPPNDR) para alimentos, es un factor utilizado para mejorar la precisión de la medida de contribución que la PNDR hace a la proteína metabolizable, y por tanto, la predicción de la respuesta animal a la adición de un alimento dentro de una ración (NRC 2001). En general, ha habido mucho énfasis en el desarrollo y estandarización de técnicas para la evaluación de alimentos a nivel ruminal, pero es menor el desarrollo de técnicas a nivel posruminal.  Las investigaciones donde se utilizan animales modificados quirúrgicamente son costosas, complejas y extremadamente laboriosas, especialmente cuando son utilizadas tanto cánulas ruminales, como duodenales. Recientemente, ha habido gran interés dentro de la comunidad científica sobre la utilización de otras especies animales para estimar la digestibilidad intestinal de la proteína para rumiantes (Mustafa et al 2000). El modelo animal no rumiante ha sido desarrollado para disminuir trabajo y costos, ya que estos animales son pequeños y fáciles de manejar,  requiriendo menos mano de obra (Stern et al 1997). En la literatura se ha reportado que los cerdos han sido utilizados exitosamente como modelo para determinar la DPPNDR (Mustafa et al 2000). Además, Loveday et al (2005), utilizaron la técnica in situ de la bolsa de nylon ruminal en combinación con la técnica de bolsa móbil de nylon para determinar si los cerdos podrían servir como modelo para determinar la DPPNDR de algunas materias primas, encontrando resultados muy similares a los reportados por la literatura en bovinos canulados duodenalmente. Sin embargo, Monsalve (2004), utilizó esta técnica con bolsas mas pequeñas introducidas vía oral, sin necesidad de modificar a los cerdos quirúrgicamente, obteniendo resultados muy similares a los reportados en la literatura. Es por ello que se considera necesario establecer la viabilidad de utilizar los datos de digestibilidad total en cerdos utilizando la técnica de la bolsa móvil de nylon suministrada oralmente como estimador de la digestibilidad posruminal de la proteína en bovinos.

Materiales y métodos 

Aval de Comité de ética

Los animales utilizados en el experimento fueron ubicados en unidades metabólicas en los Centros de Producción pertenecientes a la Universidad Nacional de Colombia de acuerdo a  “The Guidelines of the International Guiding Principles for Biomedical Research  Involving Animals”, y autorizado por el Acta 001 del 26 de enero de 2009 del Comité de Ética de Experimentación con Seres Vivos de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. 

Localización

El presente trabajo se realizó en dos centros de experimentación, la primera parte del mismo que tenía como componente animal bovinos fue llevado a cabo en el Centro de Producción Paysandú, ubicado en el corregimiento de Santa Elena del municipio de Medellín. La segunda parte del trabajo tuvo como animales en experimentación cerdos se realizó en el Centro de Producción San Pablo, ubicado en el municipio de Rionegro, paraje “El Tablacito”. Ambos centros pertenecen a la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Para el desarrollo de los objetivos de este trabajo se plantearon dos experimentos: 1) Estimación de la digestibilidad posruminal de diversas materias primas utilizando cerdos como modelo animal; y 2) Efecto de la incubación ruminal sobre la extensión de la digestibilidad posruminal de proteína cruda en cerdos en crecimiento

Modelos animales

Rumiantes

Se utilizaron tres vacas holstein dotadas con cánula ruminal, aproximadamente de 550 kg de peso vivo. Los animales permanecieron en estabulación, y se les suministró pasto kikuyo a voluntad con aproximadamente 45 días de rebrote, y disponían de sal mineralizada y agua fresca a voluntad.

Cerdos

Se utilizaron 6 cerdos en fase de crecimiento, aproximadamente de 35 kg de peso vivo. Los animales fueron alojados en jaulas metabólicas (120 x 80 cms) para mayor facilidad en el manejo, alimentación y recolección de muestras. Durante el estudio, los animales recibieron 1.0 kg/día de un alimento comercial para crecimiento, y el agua fue ofrecida ad libitum.  Los animales fueron alimentados a las 0800 y 1600h.

Alimentos evaluados

Los alimentos utilizados para el primer experimento se pueden observar en la tabla 1.

Los tratamientos estuvieron constituidos por  diferentes materias primas, las cuales fueron distribuidas dentro de diferentes grupos nutricionales: Energéticos (Maíz y Sorgo), Proteicos (Torta de soya, Harina de pescado y Harina de carne) y Fibrosos (Torta de Palmiste, Salvado de trigo y Salvado de maíz). Los ingredientes mencionados se analizaron en los Laboratorios de Análisis Químico y Bromatológico, y Nutrición Animal pertenecientes a la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín para determinar porcentaje de materia seca (MS) y proteína cruda (PC) según los métodos descritos en el AOAC (2000) (Tabla 1). Estos alimentos fueron incubados durante 16 horas en rumen.

Los alimentos utilizados para el experimento 2 fueron maíz y torta de soya, los cuales fueron sometidos a cuatro tiempos de degradabilidad ruminal: 

Tratamiento 1 (T1): tiempo 0.0 horas de incubación ruminal.

Tratamiento 2 (T2): tiempo 0.15 horas de incubación ruminal.

Tratamiento 3 (T3): tiempo 16 horas de incubación ruminal.

Tratamiento 4 (T4): tiempo 24 horas de incubación ruminal.  

Diseño experimental

Incubación ruminal

La tasa de degradación de las  materias primas, se estimó por la técnica in situ de acuerdo con la metodología descrita por Ørskov y Shand (1998). Se utilizaron seis bolsas de nylon por animal y muestra experimental, en las cuales se incubaron cinco gramos de muestra por bolsa durante el tiempo requerido en cada experimento (AFRC 1992), y cuyos residuos fueron empleados para la estimación de la digestibilidad intestinal. Al final del periodo de incubación ruminal se mezclaron las seis bolsas incubadas por cada muestra, para obtener una muestra final que se constituyó en la repetición para cada animal. Las bolsas de nylon utilizadas tenían un tamaño de poro entre 30 y 50 mm, con dimensiones tales que permitieron una relación de 10 a 15 mg de muestra por centímetro de superficie expuesta. Las muestras de las diferentes materias primas se secaron a 60ºC durante 48 horas y se molieron a 2.0 mm. Posteriormente, tanto las bolsas de nylon como las muestras molidas se secaron a 60º durante 24 horas; permitiendo que adquieran la temperatura ambiental al interior de un desecador.

Inmediatamente después, se pesaron las bolsas vacías y luego las bolsas con aproximadamente cinco gramos de muestra. Antes de incubar las bolsas en el rumen, estas se sumergieron tres veces en agua a temperatura ambiente. Luego de la incubación, las bolsas se lavaron manualmente hasta que el agua salió limpia y se secaron en una estufa de aire forzado hasta que se obtuvo un peso constante a 60ºC. En las muestras analizadas se determinó el contenido de  MS total y PC total de acuerdo con los procedimientos descritos por la AOAC (2000). La PNDR fue calculada por la diferencia entre la cantidad de PC en la muestra antes de incubar y en el remanente después de 16h de incubación ruminal y fue expresada como un porcentaje de la proteína cruda  total.

Digestibilidad posruminal de la proteína no degradable en rumen (DPPNDR)

Como se mencionó anteriormente, parte de los residuos ruminales que fueron incubados por diferentes tiempos se utilizaron para estimar la DPPNDR en cerdos en crecimiento. Para ello se tomaron 5.0 gr del residuo resultante de la incubación ruminal de cada muestra, los cuales fueron distribuidos y empacados en 30 bolsas de nylon (BN) de 2 x 1cm con un tamaño de poro de 11 mm, y con un peso promedio de muestra de 0.16 gr.  Luego estas BN fueron selladas al calor para ser introducidas oralmente en cerdos en crecimiento sin ningún tipo de predigestión. Se introdujeron 4 BN inmediatamente después de cada periodo  de alimentación, para un total de 8 BN por animal/día. Las heces fueron colectadas tres veces al día, y después de la recuperación, se mezclaron las BN introducidas por cada muestra, para obtener una muestra final. Las BN fueron lavadas con agua corriente y puestas a secar en una estufa de aire forzado a 60^oC por 48 horas hasta realizar las determinaciones de laboratorio del residuo final. En dichos residuos se determinó el contenido de MS total y PC total de acuerdo con los procedimientos descritos por la AOAC (2000). La digestibilidad posruminal de PNDR fue calculada por la diferencia entre la cantidad de PC en el remanente después de la incubación ruminal y la cantidad de PC en las BN colectadas en heces, y fue expresada como un porcentaje de la proteína cruda total. La digestibilidad total (DT) de PC se obtuvo mediante la suma de la cantidad de proteína  degradada en rumen de animales fistulados y la PNDR digerida en el intestino del cerdo. Para evitar la pérdida de las BN, los animales experimentales se mantuvieron en  jaulas metabólicas desde dos días antes de la introducción de las BN y hasta tres días después de la misma, en donde se consiguió vigilar la excreción de las heces y recuperar las BN.

Diseño estadístico

Los datos de desaparición de PC en bovinos y cerdos fueron analizados mediante un diseño estadístico de bloques al azar, donde cada uno de los tratamientos (materias primas) fue aleatorizado a uno de los bloques (animales) (Steel and Torrie 1980). El análisis estadístico de los datos obtenidos, fue desarrollado utilizando el procedimiento GLM  del SAS (2006). Las diferencias entre tratamientos fueron determinadas por LS means (media de mínimos cuadrados); además se usó una prueba de Duncan para detectar significancia (P < 0.05).

Resultados 

Durante todo el experimento, los animales no manifestaron síntoma alguno de incomodidad ni enfermedad revelada por ningún signo clínico. Para el caso particular de los cerdos, no se presentaron bloqueos intestinales por la alta frecuencia de introducción de bolsas de nylon, y al nivel al que se fijó el consumo diario de alimento, no hubo sobrante de alimento.

La mayoría de las BN que fueron eliminadas del experimento, se descartaron  debido a mal manejo en el lavado, por daños  físicos o por un tiempo excesivo de pasaje a través del tracto gastrointestinal.  El tiempo promedio requerido para que las BN pasaran a través del tracto digestivo  fue de 38.3 horas. Este valor es consistente con los datos publicados por Metz y Dekker (1985), y Cherian et al (1988), quienes reportaron que el tiempo promedio de transito de la digesta en cerdos en crecimiento fluctúa entre 24 y 48 horas. Las BN que fueron colectadas después de 72 horas representaron únicamente el 1.2% del total de las BN que fueron introducidas oralmente. 

Experimento 1

Los promedios generales de DRPC, DPPNDR y DTPC de las diferentes materias primas se presentan en la tabla 2. Se puede observar que para las variables en estudio, TS y MZ presentan los mejores resultados, mientras que HC, HP y SG muestran valores intermedios; y SM, TP y ST presentan los valores mas bajos. 

Estos resultados son similares a los valores previamente publicados por varios autores  utilizando diferentes métodos, siendo los numerales diferentes valores obtenidos mediante: a) TBMN ofrecida oralmente  (experimentales) en cerdos, b) TBMN en bovinos, c)Técnica de los Tres Pasos, como los reportados para TS (95.8a, 95.0b¹, 91.6b², 96.6b³, 96.5c⁴); MZ (91.4a, 90.0b¹, 90.0b², 92.3b⁴, 89.9c⁴);  HC (85.7a, 80.0b², 78.2b³); SG (82.0a, 71.0b⁵); y ST (56.9a y 60.8b⁶); donde: ¹Sauvant et al 2002; ²NRC 2001; ³Calsamiglia et al 1994; ⁴Tománkova y Homolka 2002; ⁵Placencia et al 2002; ⁶Beckers et al 1996. Estos datos son presentados para ofrecer un punto de referencia para evaluar el potencial de la TBMN sin predigestión gástrica, para predecir digestibilidad total in vivo de PC.

Experimento 2

La DRPC y DTPC de MZ utilizado en el experimento fue mayor (p<0.05) para el tiempo de 24h de incubación ruminal (77.32 y 97.89% respectivamente) (Tabla 3), mientras que para la variable DPPNDR no se presentó (p>0.05) diferencia estadísticamente significativa entre los diferentes tiempos (Tabla 2).

Discusión 

Son pocos los trabajos en los que se haya evaluado la metodología utilizada en este experimento, de allí que se haya presentado cierta dificultad para comparar y discutir los resultados obtenidos. Sin embargo, debido a las ventajas que presenta esta técnica se considera importante continuar generando resultados con esta metodología para establecer la validez de los resultados que ésta arroja.    

Experimento 1

La TMBN fue originalmente desarrollada para determinar la digestibilidad de alimentos en cerdos (Sauer et al 1983), pero actualmente ha sido modificada para estudiar la digestión posruminal  de alimentos en rumiantes. Han sido pocos los estudios usando el modelo animal cerdo  para estimar la DPPNDR  en bovinos. Basados en los estudios de Loveday et al (2002), parece ser que el cerdo podría ser un excelente modelo para medir la DPPNDR de una gran variedad de alimentos.

Los resultados obtenidos en este experimento indican que el intestino delgado de los cerdos tiende a degradar más la PNDR que el intestino de rumiantes. Una de las posibles razones de esto es la diferencia en el tiempo de transito por el tracto post-gástrico intestinal entre las especies. En cerdos, los alimentos son expuestos  a procesos digestivos largos, resultando posiblemente en altas desapariciones  intestinales (Stern et al 1997). Vanhatalo et al (1995) observaron que la preincubación con pepsina-HCL no es necesaria cuando las BMN incluyen alimentos preincubados en el rumen.

Masoero et al (1994) analizaron la desaparición intestinal de la PNDR usando la TBMN en rumiantes y compararon estos valores con los de digestibilidad ileal verdadera de la PC para 29 alimentos. Para 18 de 29 alimentos, la DPPNDR fue similar para ambos métodos, y los valores tabulados fueron generalmente más altos que los estimados utilizando la TBMN. Sin embargo, se observaron diferencias en alimentos con altos contenidos de fibra. Estas diferencias podrían ser atribuibles a la contaminación con PC no dietaria, ya que en alimentos fibrosos con bajos niveles de nitrógeno (N), la contaminación con N no dietario (NND) afecta seriamente la digestibilidad intestinal de PC cuando se utiliza la BN (Vanhatalo y Varvikko 1995). La desaparición intestinal de proteína cruda no degradada en rumen de alimentos altos en fibra puede estar subestimada cuando las BN son colectadas en las heces debido a la contaminación con NND (Vanhatalo et al 1995). Además, las sustancias que contienen nitrógeno derivadas de la dieta basal y/o proteína endógena, pueden entrar y diluir la proteína “no digerida” en las BN, obteniéndose bajas digestibilidades aparentes de PC (de Boer et al 1987). Lo anterior puede explicar en parte, la baja digestibilidad de la PC en SM, TP y ST con la TBMN ofrecida oralmente, comparada con estudios convencionales. Vanhatalo et al (1995) reportaron que con alimentos ricos en proteína, la contaminación con NND es pequeña y no afecta la digestibilidad de la PC.

Debido a que las BN fueron colectadas en las heces, la digestibilidad total de PC fue calculada como la suma de la desaparición en intestino delgado e intestino grueso. Aunque la digestibilidad en intestino grueso no fue medida en este trabajo, otros estudios indican que la fermentación en intestino grueso tiene únicamente un efecto limitado sobre la digestibilidad total  (Voigt et al 1985; Van Straalen et al 1997; Van Straalen y Tamminga 1990). La colección de bolsas en heces en lugar del íleon provoca un incremento mínimo en los valores de digestibilidad de la proteína cruda de concentrados vegetales (tortas de soya y canola), pero en productos de origen animal  (harina de carne y hueso) no se presentaron diferencias causadas por el sitio de colección. Voigt et al (1985) encontraron un correlación de 0.92 entre la colección de bolsas  ileal y fecal,  y concluyeron que la colección fecal de bolsas fue apropiada. Sin embargo,  Prestløkken y Rise (2003) utilizando la TBMN, no encontraron influencia del sitio de recolección (ileal o fecal)  sobre la digestibilidad de la proteína cruda de la soya tratada.

Los contenidos de las BN en el presente estudio no fueron corregidos por la contaminación microbial, debido a que Kohn y Allen (1992) reportaron una limitada contaminación microbial para estudios con BN. En este trabajo las bolsas fueron lavadas varias veces antes de realizarse los análisis de MS y PC. El lavado de las bolsas, ha sido reportado para remover esencialmente toda la contaminación microbial y endógena. Debido a que el lavado de las BMN remueven la contaminación microbial y endógena, la digestión total medida, utilizando la TBMN descrita en este estudio, puede ser considerada como un estimado de digestibilidad verdadera (Arieli et al 1989). La contaminación microbial fue asumida como inexistente cuando fueron calculadas las digestibilidades de PC (Graham et al 1985). Hvelplund et al  (1992) han sugerido que la digestibilidad intestinal de PC podría ser calculada basada en la información obtenida únicamente con la digestibilidad intestinal del alimento intacto.

Experimento 2

En rumiantes, la extensión de la DPPNDR depende del tiempo de incubación de alimento en rumen; largos tiempos de incubación favorecen altas degradabilidades de PC y bajas digestibilidades de PNDR en intestino delgado, mientras que bajos tiempos de incubación en el rumen están asociados con altas digestibilidades de PNDR de alimentos (que no sean forrajes). En la gran mayoría de alimentos, la baja desaparición ruminal de PC, es compensada con una alta desaparición intestinal, obteniéndose  una pequeña variación en la digestibilidad total (Taghizadeh et al 2005), por lo que la cantidad total de PC degradada en rumen e intestinos es poco influenciable por el tiempo de incubación en el rumen (Beckers et al 1996). Aunque la DPPNDR generalmente resulta uniforme en algunos alimentos, principalmente en aquellos con bajo contenido de componentes indigestibles, es frecuente la existencia de grandes diferencias en otros grupos de alimentos, especialmente, en alimentos fibrosos (Vanhatalo et al 1995). Lo anterior, valida la asunción de que la proteína en los alimentos contiene fracciones que son indegradables tanto en rumen como en el intestino  (Kohn and Allen 1992; Van Straalen et al 1997; Hvelplund et al 1992).

El efecto de la preincubación ruminal sobre la digestibilidad posruminal usando la BMN  parece tener un gran efecto solo en algunos alimentos (Stern et al 1997 y Vanhatalo et al 1995). Los concentrados ricos en proteína  (torta de soya) se caracterizan por tener altas digestibilidades de PNDR, mientras los concentrados relativamente altos en fibra (torta de canola) o cenizas (harina de carne y hueso) tienen bajas digestibilidades (Stern et al 1997). Estos resultados corroboran la información obtenida por Hvelplud et al (1992), quienes en sus investigaciones han reportado efectos mínimos de la preincubación ruminal sobre la digestión intestinal de la proteína cruda de torta de soya, torta de coco, torta de algodón y una gran variedad de ensilajes. Además, utilizando la TBMN,  Volden y Harstad (1995) concluyeron que la preincubación ruminal no es requerida para la torta de soya, harina de pescado y gluten de maíz. Por el contrario, esta preincubación tiene efectos importantes y de gran interés sobre la digestibilidad posruminal de la proteína cruda de la semilla de canola procesada térmicamente, torta de canola, harina de carne y hueso, y algunos forrajes.

Conclusiones 

• Para los alimentos utilizados en este trabajo, la digestibilidad posruminal de la proteína no degradable en rumen obtenida con cerdos en crecimiento como modelo biológico, no difiere de los valores reportados en bovinos y cerdos canulados. Además, el tiempo de incubación no influenció la digestibilidad posruminal de la proteína no degradable en rumen, ya que como se puede observar, bajas degradabilidades ruminales se compensan con altas digestibilidades posruminales y viceversa, lo que conlleva a una pequeña variación en la digestibilidad total de este nutriente. Debido a lo anterior, la TBMN ofrecida oralmente en cerdos en crecimiento, tiene potencial para estimar la DPPNDR de diferentes alimentos utilizados en rumiantes, ya que es una herramienta rápida, económica, de fácil manejo a nivel de campo y evita las modificaciones quirúrgicas a nivel de duodeno o ileon en bovinos y cerdos. Asimismo, la TBMN, podría ser utilizada para brindar un estimado de la digestibilidad total verdadera de la proteína cruda de alimentos sin preincubación ruminal.

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Received 1 November 2009; Accepted 9 February 2010; Published 1 April 2010

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